一、定位&感知(PNL)：信息的智能感知

实现：导路者定位导航系统

  导路者定位导航系统

  • 导路者系统服务2018年-2023年连续6届中国国际进口博览会，总服务面积约600万平方米，总服务人次超 60万，服务水平获得国内外展商展客、观众的认可和央视新闻联播、朝闻天下等媒体的报道。


  • 该系统基于实验室自主研发的DWELT技术，结合地磁定位、视觉定位、无线定位、传感器定位、用户状态与姿态识别等先进技术的融合定位方法，用手机实现了精度为3米以内的室内定位和导航。


  • 该系统能够有效地满足在国家会展中心、国家体育场等大型复杂室内环境中进行定位的迫切需求，具有低成本、高精度、低延迟、全样本、易部署、易扩展的特点。

实现:室内北斗融合定位系统

  室内北斗融合定位系统

  • 研发出全球首例面向手机的室内北斗定位导航系统与基于室内北斗的主被动定位导航系统，突破了广域覆盖、室内外一体的核心技术瓶颈，填补了室内不能运用卫星定位的技术空白，以构建室内外同制、无缝的定位导航技术壁垒。


  • 室内北斗技术与室外北斗/GPS的信号制式、扩频码、载波、调制方式保持一致，具有安全自主可控且无需额外定制终端的优点。团队结合智能终端多源感知信息，进一步提出北斗观测信息-多源感知信息耦合优化算法，解决多径效应、“远-近”效应等引起的定位漂移和跳变问题。


  • 实际应用表明，该技术在复杂的大型室内环境中的静态精度0.3米，动态精度0.5米，达到UWB定位精度量级。核心技术可为可疑人员追踪、自动驾驶、安全疏导等众多领域提供技术支撑，可大幅提升国家空间信息安全，成为城市数字化转型底层驱动力。

论文:非均匀介质中的贝叶斯声学逆问题

  非均匀介质中的贝叶斯声学逆问题

  • 针对复杂环境下声音传播环境是不确定的（自由场假设不成立）这一问题


  • 提出非均匀传播介质的概率建模方法，采用K-L展开简化所提出的非均匀传播声场并通过谱元法获得格林函数的数值解，


  • 达到对非自由声场的准确建模，并实现了迭代贝叶斯聚焦算法在非均匀传播介质中的声源定位。

Q. Guo, L. Yu, R. Wang, R. Wang, and W. Jiang, "The acoustic inverse problem in the inhomogeneous medium by iterative Bayesian focusing algorithm," Signal Processing, vol. 198, p. 108602, 2022. [link]

论文:小孔径阵列下的DOA估计

  小孔径阵列下的DOA估计

  • 针对有限阵列孔径下的低频DOA估计问题


  • 证明了迭代贝叶斯聚焦算法在所有频率的适用性，并从物理层面解释了其聚焦机制，从而克服阵列孔径受限问题


  • 达到对远场低频信号的高分辨率DOA估计。

Q. Guo, L. Yu, R. Wang, Y. Diao, W. Jiang and W. Ge, "The Electric Field DOA Estimation of Low Frequency With Small Aperture Arrays via the Sparse Bayesian Focusing Method," in IEEE Sensors Journal, vol. 24, no. 11, pp. 17941-17953, 1 June1, 2024, doi: 10.1109/JSEN.2024.3387581. [link]
二、人工智能&区块链(AIBI)：信息的智能及可信处理

实现:基于区块链的内部参考文件审阅与批注系统

  基于区块链的内部参考文件审阅与批注系统

  • 政务内参批注系统是一个专门为政务文件安全审阅和批注设计的平台，利用区块链技术和国密算法保障信息安全，通过在用户本地生成密钥对，确保用户信息的私密性和安全性。系统中的文件上传、摘要背书和文件审阅功能，均旨在提高文件处理的效率和安全性。


  • 系统采用区块链技术构建下一代公钥基础设施，通过在用户设备上本地生成密钥对，并将公钥和用户信息如权限组等记录在区块链上，确保信息的不可篡改性和安全。登录时，使用用户公钥加密的随机数进行身份验证，避免了私钥或密码的传输风险，提升系统的安全性和透明度。


  • 该系统的技术优势在于提供了一个去中心化、安全性高的文件处理环境，适用于需要高度信息安全和隐私保护的政务场景。通过区块链技术确保文件的不可篡改性，并通过分布式账本验证用户的访问权限，显著提高了文件安全性和访问控制的可靠性。

论文：基于区块链的域名系统和通信协议

  基于区块链的域名系统和通信协议

  • 针对P2P通信安全和身份验证问题、去中心化身份可读性不高的问题；


  • 提出将复杂的区块链地址映射为易记的域名，利用智能合约作为记录和查询接口的方法，实现相互认证的加密通信和身份管理；


  • 达到提升P2P通信的安全性和系统易用性的效果。

Z. Zhou, C. Guo, H. Xu, X. Zhang, Y. Fan and L. Zhang, "BE-DNS: Blockchain-Enabled Decentralized Name Services and P2P Communication Protocol," 2023 IEEE 9th World Forum on Internet of Things (WF-IoT), Aveiro, Portugal, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/WF-IoT58464.2023.10539422. [link]

论文：基于区块链的联邦学习数据交易平台

  基于区块链的联邦学习数据交易平台

  • 针对中心化数据管理限制、数据隐私和独占问题，传统方法存在数据泄露和隐私侵犯的风险；


  • 提出利用区块链实现去中心化的数据共享市场和联邦学习案例；


  • 达到有效保护原始数据隐私，同时通过匿名出价和加密传输方式，实现数据的安全共享和交易的效果。

Z. Zhou, C. Guo, X. Zhang, R. Wang, L. Zhang and M. Imran, "A Blockchain-based Data Sharing Marketplace with a Federated Learning Use Case," 2023 IEEE International Conference on Blockchain and Cryptocurrency (ICBC), Dubai, United Arab Emirates, 2023, pp. 1041-1044, doi: 10.1109/ICBC56567.2023.10174981. [link]
三、物联网&通信(IoT-NG)：信息的可靠通信

论文：深穿透磁感应通信与组网：综述

  深穿透磁感应通信与组网：综述

  • 构建细粒度信道系数分解概念模型，明确指出磁通信快衰落面临的重大挑战，并创新性提出适用于磁通信快衰落信道的通用几何模型；同时，设计基于自然语言处理方法的框架，用于预测快衰落信道的关键参数。


  • 剖析当前磁通信网络研究现状，发现其在 OSI 体系结构中存在显著研究空白，尤其在 IP 协议与传输层协议层面缺乏成熟解决方案，且在实现空天地一体化网络的过程中仍存在亟待突破的技术瓶颈。


  • 针对当前磁通信领域的研究空白与落地应用难题，提出基于 TCP/IP 协议与 Linux 系统的磁通信网络协议栈实现架构。该架构可兼容集成现有及未来从物理层到传输层的各类算法与协议，研究人员借助此架构能深度利用 Linux 的开放资源和深度学习平台，有效加速磁通信技术的研究进程与开发效率。

H. Ma, E. Liu, W. Ni, Z. Fang, R. Wang, Y. Gao, D. Niyato, E. Hossain, “Through-the-earth magnetic induction communication and networking: A comprehensive survey,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, pp. 1–1, 20 Oct. 2025, early access, doi: 10.1109/COMST.2025.3623258. [link]

论文：基于复杂网络的真实VANET拓扑构建与机理分析

  基于复杂网络的真实VANET拓扑构建与机理分析

  • 针对传统研究通过模型和仿真软件模拟和分析VANET网络情况，已不能准确反映真实场景中VANET 拓扑特征的问题；


  • 提出能够让真实VANET具有无标度特征的动态演化组网DEN模型；


  • 基于不同城市的真实车辆数据，都能使真实VANET通过演化具有无标度特征，并揭示了该特征产生的机理。

X. Qu, E. Liu, R. Wang, and H. Ma, “Complex Network Analysis of VANET Topology With Realistic Vehicular Traces,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 69, no. 4, pp. 4426–4438, 2020. [link]

论文：即时CSI不可得条件下的协作通信系统动态优化

  即时CSI不可得条件下的协作通信系统动态优化

  • 针对即时CSI不得可的非理想条件下动态优化协作通信系统性能的问题;


  • 提出基于RL技术的动态中继选择与功率分配方法；


  • 达到利用过时CSI决策并取得接近理想最优性能的效果。

Yuanzhe Geng, Erwu Liu, Rui Wang, et al., "Deep Deterministic Policy Gradient for Relay Selection and Power Allocation in Cooperative Communication Network," in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 10, no. 9, pp. 1969-1973, Sept. 2021. [link]

论文：一种基于分层RL的协作通信资源动态优化方案

  一种基于分层RL的协作通信资源动态优化方案

  • 针对具有多异构中继节点的协作通信网络中的资源优化问题以及形成的复杂搜索空间和奖励稀疏问题;


  • 提出基于分层结构的RL动态决策方法；


  • 达到提升RL决策在高维搜索空间与奖励稀疏环境下的探索与学习性能的效果。

Yuanzhe Geng , Erwu Liu, Rui Wang and Yiming Liu, "Hierarchical Reinforcement Learning for Relay Selection and Power Optimization in Two-Hop Cooperative Relay Network," in IEEE Transactions on Communications, vol. 70, no. 1, pp. 171-184, Jan. 2022. [link]

论文：面向多场景任务的协作通信优化与RL策略设计

  面向多场景任务的协作通信优化与RL策略设计

  • 针对由协作通信节点位置不固定造成的多场景优化决策问题;


  • 提出基于交替优化采样分布与策略参数的RL技术方法；


  • 达到提升RL决策在可变多场景中的最差情形中性能的效果。

Yuanzhe Geng, Erwu Liu, Rui Wang, Pengcheng Sun, Binyu Lu, and Jie Wang, “Reinforcement Learning Based Policy Design for Outage Minimization in DF Relaying Networks,” IEEE Internet of Things Journal, vol. 11, no. 9, pp. 15359-15374, May. 2024. [link]

论文：基于RL的分布式协作通信优化

  基于RL的分布式协作通信优化

  • 针对由协作通信节点位置不固定造成的多场景优化决策问题;


  • 提出基于交替优化采样分布与策略参数的RL技术方法；


  • 达到提升RL决策在可变多场景中的最差情形中性能的效果。

Yuanzhe Geng, Erwu Liu, Wei Ni, Rui Wang, et al., "Balancing Performance and Cost for Two-Hop Cooperative Communications: Stackelberg Game and Distributed Multi-Agent Reinforcement Learning," in IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking, 2024. Early Access. [link]

论文：一种基于统计CSI的联邦学习资源优化设计方法

  一种基于统计信道状态信息的联邦学习资源优化设计方法

  • 针对智能反射面赋能的联邦学习系统对瞬时信道状态信息的依赖性问题，本发明提出一种基于统计信道状态信息的联邦学习无线资源优化方案;


  • 首先，构造统计信道状态信息下智能反射面赋能的联邦梯度聚合模型，并推导无线中断概率影响下的联邦学习训练损失上界；以此为基础，建立通信资源约束下、以带宽分配和RIS相位配置为变量的损失上界最小化问题；


  • 所提联邦学习系统无需精准估计瞬时信道状态信息，而从而极大地降低系统训练开销。同时，通过所提出的针对联邦学习框架的无线资源优化方案，进一步提升了训练的精确度。

H. Li, R. Wang, J. Wu, W. Zhang and I. Soto, "Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Federated Edge Learning With Statistical CSI," in IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 23, no. 6, pp. 6595-6608, June 2024, doi:10.1109/TWC.2023.3334250. [link]

论文：RIS辅助单比特联邦边缘学习无线聚合

  RIS辅助单比特联邦边缘学习无线聚合

  • 针对联邦边缘学习传输质量和传输数量的问题，提出利用RIS辅助的联邦边缘学习单比特无线聚合策略;


  • 推导终端选择误差和传输误差，推导任意网络配置条件下的联邦学习训练损失上界；并以此为基础，建立通信资源约束下、以设备选择策略和通信配置为变量的损失上界最小化问题，联合优化设备选择策略、功率分配向量和智能反射面配置矩阵，以减弱甚至消除通信误差对联邦学习收敛性能的影响；


  • 一方面通过单比特量化策略实现模型参数的轻量级传输，另一方面通过部署智能反射面智能调控无线环境，极大的提升无线聚合质量，解决了目前大部分无线联邦学习方法所存在的通信和开销问题。

H. Li, R. Wang, W. Zhang and J. Wu, "One Bit Aggregation for Federated Edge Learning With Reconfigurable Intelligent Surface: Analysis and Optimization," in IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 22, no. 2, pp. 872-888, Feb. 2023, doi: 10.1109/TWC.2022.3198881. [link]

论文：基于区块链的车联网通信验证系统

  基于区块链的车联网通信验证系统

  • 针对IoV中广泛存在的Spoofing, MITM等通信安全问题，以及使用CA证书等中心化依赖问题;


  • 提出将区块链用于去中心化的网络拓扑地址映射记录、通信身份验证等功能整合至路边单元（RSU）提供边缘服务，利用BeMutual鉴权协议实现去中心化的可靠密钥交换与通信会话加密；


  • 达到以低延迟、去中心化的方式有效验证IoV中各设备的通信身份，并确保通信内容的机密性、完整性。

Qi Shi, Jingyi Sun, Hanwei Fu, Peizhe Fu, Jiayuan Ma, Hao Xu, Erwu Liu, “BeACONS: A Blockchain-enabled Authentication and Communications Network for Scalable IoV,” arXiv.org, May 14, 2024. [link]